面向“30·60”双碳目标，我国煤矿企业用能亟需进行高效、经济、绿色的能源转型，以解决矿区用能的高碳排放问题。同时，我国西部矿区周边拥有丰富的风光发电资源，矿区生产用能可以就地消纳周边的可再生能源，有助于提高煤炭生产的低碳化和清洁化水平。此外，矿区的生产用能负荷灵活可调，具备需求响应潜力，与废弃矿井抽水蓄能的削峰填谷能力相互配合也有助于提升可再生能源消纳能力。因此，合理规划矿区能源系统架构，优化矿区能源系统配置，构建灵活低碳的矿区用能体系，是推动煤炭生产绿色转型的有效途径。

目前，专家学者深入分析我国赋煤区的能源分布特点，对于绿色矿区能源系统的构建展开了前瞻研究，如提出赋煤区异质能量流耦合模型与多能互补的矿区综合能源系统能源管理方法，构建热、电、储协同与可再生能源互补调节的多目标优化运行模式，以及建立基于伴生能源利用与信息决策的多资源循环利用架构等等，明确了矿区能源绿色高效利用的创新发展方向。梁喆等提出了基于电转气和煤层气发电的光−储−气−废弃矿井抽蓄多能耦合的矿山综合能源系统，以最小化总运行成本和弃光电量为目标进行优化调度。笔者基于煤流生产的连续性特征，建立煤流−潮流协同的优化运行架构，生成煤流运输和矿山电网低碳调度的优化方案。尽管以上研究从不同的优化目标出发构建了一系列矿区能源系统，但这些系统的生产用能对外部电网与输送通道的依赖性大，且尚未涉及全清洁能源下的矿区能源系统构建方法。

可再生能源出力具有随机性、间歇性，而储能装置是确保矿区能源系统安全生产、促进清洁能源就地消纳的重要手段。在矿区能源系统中，可以利用废弃矿井建设抽水蓄能，其启停迅速、调节灵活的优势可以与清洁能源发电充分互补，有效提高供电稳定性，带来良好的动静态效益。刘钦节等提出了废弃矿井抽水蓄能电站多能互补利用模式，从资源条件、技术水平与经济社会效益等多角度论证其可行性。进一步地，煤炭生产负荷的需求响应潜力与废弃矿井抽水蓄能的灵活调节能力相互配合，可以提高清洁能源消纳率。例如，皮带运输机与煤炭筒仓的用能负荷可以作为需求响应负荷，根据外部电网电价调整自身的用能需求。胡荷娟等构建了矿区能源系统的可平移负荷与用户不满意度模型，利用考虑柔性负荷时间序列约束的改进进化算法获得了多目标调度的可行解。专家学者针对可再生能源与抽水蓄能的联合配置规划方法展开了深入的研究，其中包括基于需求响应负荷的海岛微网设备容量优化方法，以100%可再生能源供电为目标海岛配置动态优化策略，以及并网型可再生能源−抽水蓄能联合运行系统的容量配置方法等等。但现有研究尚未搭建可再生能源、需求响应负荷以及抽水蓄能联合的主体电源体系，也没有考虑所构建的体系对于外部电网的辅助支撑作用。

为解决高比例风光接入下矿区能源系统的清洁能源消纳与配置规划难题，笔者首先基于矿区用能的安全约束要求，构建了全清洁能源下的高品质矿区能源系统的基础结构；进而建立矿区能源系统用能精细负荷下的能量流动关系约束，提出了矿区清洁能源系统配置规划方法；最后，以系统年平均综合成本最小为优化目标，对可再生能源、废弃矿井抽水蓄能等设备容量进行配置优化，得到了全清洁能源下的高品质矿区能源系统优化配置方案，并验证可再生能源波动与生产负荷不确定下系统配置方案的有效性。该方案可实现矿区用能的全清洁化，提升矿区能源系统对电网的反向支撑能力，同时能降低电气一次设备投资。通过系统综合成本组成、碳排放量等指标，探讨全清洁能源下的矿区能源系统供电的优势，为新型矿区能源系统的规划与设计提供参考。

 面向“30·60”双碳目标，矿区能源利用方式的绿色、经济、高效转型成为我国能源革命的迫切需求。西部矿区拥有丰富的可再生能源资源禀赋，但仍面临着可再生能源就地消纳困难，电力设备投资成本高、利用率低以及外送输电通道有限的困难。为提升矿区用能清洁化程度，提升矿区能源供给的稳定性与可靠性，增强矿区对外部电网的支撑能力，提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统(High-quality Coal Mine Energy System, HCMES)及其配置优化方法。

首先，考虑西部矿山综合能源系统的负荷特点与伴生能源利用，结合可再生能源发电与废弃矿井抽水蓄能，构建全清洁能源下的HCMES架构。其次，考虑到矿区生产全流程负荷的需求响应能力，考虑系统的能量平衡约束，提出全清洁能源下的高品质矿区能源系统优化配置模型。最后，以系统年平均综合成本最小化为目标，将原问题转化为混合整数线性规划模型，求解生成高品质矿区能源系统优化配置方案。以我国西部某年产煤量1200万t的矿区实际数据为实例，验证所提模型与方法的有效性，并分析可再生能源出力与生产负荷需求不确定性对系统优化配置结果的影响。算例仿真设置了4种矿区能源系统配置方式：不配置储能、配置抽水蓄能、配置电化学储能、配置抽水蓄能(不外购电能)。结果表明，所提出的HCMES相较于其他配置方式可减少电气一次设备投资11.11%，相较于方式3可降低年平均综合成本7.91%，且最多可减少矿区生产用能总二氧化碳排放量91.17%。